現如今前沿的太陽能儲存技術有哪些?原理是怎樣的?
太陽能作為一種清潔能源,目前主要利用形式分為熱量利用和光發電。
題目的問題是太陽能存儲技術,而一般並不是直接存儲太陽光的,而是將其熱量或者轉化為電量進行存儲。第一部分
首先說下熱量存儲。1. 常見的小型利用形式是太陽能集熱器,分為聚光非聚光兩種。簡單非聚光集熱器由四部分組成:吸熱體,蓋板,保溫材料和外殼。關鍵部分吸熱體作用是吸收太陽能並將其內的流體加熱,為了提高吸熱效率,一般塗有選擇性塗層。選擇性塗層對短波輻射具有很高的吸收率,而本身長波輻射發射率低。聚光集熱器比非聚光集熱器多出了聚光器和跟蹤系統。 2. 大型的太陽能熱利用比較規模化的是太陽池。是一種人造鹽水池,利用具有一定鹽濃度梯度的池水作為太陽能的集熱器和蓄熱器。
原理:由於水對太陽輻射中的長波是不透明的,因此到達水面的長波部分在水下幾厘米就被吸收了,而短波部分則穿過清水層到達太陽池塗黑的池底,並被池底吸收。鹽水的作用是利用一定濃度的鹽濃度梯度,阻止底層水和表面層的自然對流。由於水體和周圍土壤熱容量巨大,這樣太陽池就變成了一個巨大的太陽能集熱器和蓄熱體。良好的太陽池,底層水可接近沸騰溫度。第二部分如果太陽能發的電並不是聯網的,則需要蓄電池進行存儲。
一般對於蓄電池的要求是自放電率低,壽命長,深放電能力強,充電效率高,工作溫度範圍寬,價格低廉等。目前,我國使用最多的是鉛酸蓄電池和鎳鎘蓄電池。至於電池的原理,可以在其他地方看到,就不贅述了。本質上說,把太陽能轉化為化學能,就算完成了太陽能儲存。
解決方案1. 太陽能電池外接鋰離子電池,當然鉛酸電池也行啊。這個是主流研究方向,就是把太陽能發電和電力儲存分開研究,各自追求高效,最後組合起來就好了。
解決方案2. 光解水制氫。使用氧化鈦,氧化鐵等多孔結構材料跟水接觸,在光照下水就會分解成氫氣和氧氣。氧化鐵在幾年前還是挺火的,因為製備成本很低,有人幻想未來用鐵鏽就能解決能源問題。當然我不是說把鐵鏽扔水裡就會咕嘟咕嘟冒氫氣,其實這個是要做成器件的,需要對電極等等部件,具體內容請搜索學術刊物。
解決方案3. 光合作用。不用我多說了吧,從某種意義上說,人類的第一產業就是一種太陽能儲存活動呀。
其他的研究方向我就一時想不到了,希望能有人補充。
很好的問題,我來嘗試答一下拋磚引玉吧。像太陽能這種間歇性供電的能源產生手段,很難做到隨產隨用,所以才需要能源儲存,放在電網裡也就是專供電網的電池。目前有一種比較前沿的電池是液態金屬高溫電池,所用的電極電解質全都是高溫下熔融態,依靠自身密度的區別形成三液層結構,這種電池由於內部全是液態,所以電池動力性很好,有比較不錯的電流密度,電壓效率也不錯,當然能量密度和輸出電壓並不高,不過用在電網中就顯得比較合適。還有一點這種電池值得期待是因為內部損耗小,不像傳統電池那樣會有析晶現象,所以電池壽命可以做到很長,甚至可以達到20年左右。
MIT從08年以來對液態金屬電池做了大量研究,他們最新的成果Li-Pb-Sb電池也是我目前在研究的對象,但是我們知道Li本身就是易燃的,何況是在高溫環境下,而且Pb有污染性,所以這塊電池其實還有進步的空間。我本身是做電氣的,對新能源和電池稍有涉獵,將一些淺見與大家分享還望更多大牛能關注這個問題,提出更好的見解^_^
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